Ross begleitete seinen Onkel John Ross 1829 auf dessen zweiter Fahrt zum Nordpol auf der er 1831 den nördlichen Magnetpol auffand. Nach seiner Rückkehr 1834 wurde er zum Postkapitän ernannt.
Ross unternahm am 29. September 1839 mit den Schiffen Erebus und Terror eine Expedition zum Südpol . Auf dieser Südfahrt entdeckte Ross am 11. Januar 1841 unter 71° 15' südlicher Breite ein mit hohen Schneegebirgen dem er den namen gab. Am 2. Februar drang er bis zu 78° 10' Breite vor dem südlichsten Punkte der für zeit erreicht wurde. Hier mußte er vor riesigen Eiswand umkehren. Anfang März wandte sich nach Norden zurück und kam am 4. April 1841 wieder in Tasmanien an. Im November segelte die Expedition Neuseeland erneut in den antarktischen Bereich traf auf eine so hohe Eisschranke dass sie so weit wie im Jahr zuvor vordringen Er segelte daraufhin zu den Falklandinseln . Von hier aus startete er am 17. Dezember 1842 zu einem dritten Anlauf gen Südpol. führte zu der Überzeugung dass sich hinter großen Eisschranke ein riesiges Festland befinden mußte.
Ross wandte sich nun nach England und kam dort am 4. September 1843 an. 1844 erhielt er die Ritterwürde.
1848 sollte Ross mit zwei Schiffen Enterprise und Investigator den verschollenen John Franklin aufsuchen. Er überwinterte in Leopoldshafen und im Frühjahr 1849 mehrere Schlittenfahrten deren wichtigste der persönlichen Leitung von Ross die nördliche westliche Küste von North Somerset bis 72° nördl. Breite aufsuchte. Wegen hohen Eisgangs mußte sich auf den Heimweg machen und erreichte 27. September 1849 die Orkney-Inseln .
Ross wurde 1. Dezember 1856 zum Konteradmiral ernannt. Er starb am April 1862 bei Aylesbury.